Proyectos de reacondicionamiento de bombas para ahorro energético (3ª PARTE)

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DESVENTAJAS POTENCIALES VSDs

VSDs tienen algunas desventajas potenciales, que pueden evitarse con diseños y aplicaciones apopiadas.

• Resonancia estructural: Las condiciones de resonancia pueden causar excesivos niveles de vibración, que además son potencialmente perjudicales a equipos y medio ambiente. Las bombas, su estructura de soporte, y tuberías están sujetas a una gran variedad de problemas de vibración estructurales potenciales (condiciones de resonancia). Las aplicaciones de velocidad fijas a menudo pierden estas situaciones de resonancia potencial por los armónicos de excitación comunes debidos a la velocidad de funcionamiento, frecuencia de paso de paletas, etc, que no coinciden con las frecuencias naturales estructurales. Para aplicaciones de VSD, las frecuencias de excitación son variables y la probabilidad de encontrar una condición de resonancia con un rango de velocidad continua en gran medida se incrementa. Ocurren típicamente problemas de vibración de las bombas.

Las pulsaciones de presión son el mecanismo de excitación más común. estas pulsaciones de presión pueden ser amplificados por la resonancia acústica con la bomba o la tubería adyacente. Hay muchos análisis que pueden usarse para predecir y eludir las situaciones de resonancia potencial, incluyendo:

• Cálculos de resonancia hidráulica simples.
• Análisis de frecuencia de paso.
• Resonancia estructural, por ejemplo, utilizando análisis de elementos finitos.
• Ensayos modales de la máquina actual.

Los ensayos modales pueden suplementar el ensayo de vibración regular. Muy a menudo, una bomba prevista para operación de velocidad variable solamente será probada para una velocidad única.

Dinámicas del rotor

El riesgo de que los elementos rotatorios encuentren una velocidad crítica se incrementa con la aplicación de una VSD. Las velocidades críticas laterales ocurren cuando la excitación de la velocidad de funcionamiento coincide con una de las frecuencias naturales laterales del rotor. La vibración del rotor resultante puede ser aceptable o excesiva, dependiendo de la amortiguación modal asociada con el modo correspondiente. Adicionalmente, los armónicos del par inducidos por el variador pueden causar condiciones de resonancia con modos dinámicos del rotor torsional. Sin embargo, tales condiciones son usualmente corregibles o prevenibles.

Las bombas de velocidad variable son más propensa que las máquinas horizontales a exhibir zonas operacionales de vibración excesiva. Esto es debido a que tales bombas tienen frecuencias naturales más bajas que es probable coincidan con la velocidad de funcionamiento. Las bombas multietapa normalmente no presentan este tipo de problemas.

Consideracoines adicionales para los VFDs

La introducción de VFDs requiere diseño adicional y consideraciones de aplicación. VFDs pueden ser ajustados a la mayoría de los motores existentes en Europa y otras áreas, que usan una red de 400 voltios. Sin embargo, este no es generalmente el caso en los Estados Unidos, y otras áreas donde los voltajes de red generalmente exceden de 440 V. Aquí a menudo se necesitan motores para uso con inversor de aislamiento forzado.

Las altas tasas de conmutación en la forma de onda PWM pueden ocasionalmente originar problemas. Por ejemplo:

• La tasa de elevación de la forma de onda puede causar perturbaciones electromagnéticas, que requieren un apantallamiento de cable eléctrico (cables de salida apantallados). Los filtros en la salida del inversor pueden eliminra este problema.
• Los sistemas de aislamiento en motores más antiguos pueden deteriorarse más rápidamente debido a las altas tasas de cambio de voltaje. De nuevo, los filtros eliminarán este problema.
• Los sistemas de aislamiento de motores más antiguos pueden deteriorarse más rápidamente debido a la alta tasa de cambio de voltaje. De nuevo, los filtros eliminarán este problema.
• Los cables largos pueden causar efectos en las líneas de transmisión, y pueden originar voltajes elevados en los terminales del motor.

Los voltajes pueden inducirse en los ejes de los motores más grandes, llevando portencialmente a corrientes de circulación, que pueden destrozar los rodamientos. Se requieren las siguientes medidas correctivas:

• En todos los motores con salida de 100 kW o superior se recomienan rodamientos aislados en el lado contrario al acople.
• Filtros de modos comunes pueden a veces requerirse en altas potencias y voltajes.

El convertidor puede requrir instalación en un ambiente menos oneroso que el engranaje de control del motor al que reemplaza. Especificamente:

• La electrónica es menos capaz de trabajar en locales corrosivos y húmedos que los arrancadores convencionales.
• La operación de un VFD en una atmósfera potencialmente explosiva no es usualmente posible.

Continua 4 ª PARTE